大学物理答案.doc

于作业本 2-17 设．(1) 当一质点从原点运动到时，求所作的功．(2)如果质点到处时需0.6s，试求平均功率．(3)如果质点的质量为1kg，试求动能的变化． 解: (1)由题知，为恒力， ∴ (2) (3)由动能定理， 3-7 一质量为的质点位于()处，速度为, 质点受到一个沿负方向的力的作用，求相对于坐标原点的角动量以及作用于质点上的力的力矩． 解: 由题知，质点的位矢为 作用在质点上的力为 所以，质点对原点的角动量为 作用在质点上的力的力矩为 3-9 物体质量为3kg，=0时位于, ，如一恒力作用在物体上,求3秒后，(1)物体动量的变化；(2)相对轴角动量的变化． 解: (1) (2)解(一) 即 , 即 , ∴ ∴ 解(二) ∵ ∴ 题2-24图 3-10 平板中央开一小孔，质量为的小球用细线系住，细线穿过小孔后挂一质量为的重物．小球作匀速圆周运动，当半径为时重物达到平衡．今在的下方再挂一质量为的物体，如题2-24图．试问这时小球作匀速圆周运动的角速度和半径为多少? 解: 在只挂重物时，小球作圆周运动的向心力为，即 ① 挂上后，则有 ② 重力对圆心的力矩为零，故小球对圆心的角动量守恒． 即 ③ 联立①、②、③得 3-11 飞轮的质量＝60kg，半径＝0.25m，绕其水平中心轴转动，转速为900rev·min-1．现利用一制动的闸杆，在闸杆的一端加一竖直方向的制动力，可使飞轮减速．已知闸杆的尺寸如题2-25图所示，闸瓦与飞轮之间的摩擦系数=0.4，飞轮的转动惯量可按匀质圆盘计算．试求： (1)设＝100 N，问可使飞轮在多长时间内停止转动?在这段时间里飞轮转了几转? (2)如果在2s内飞轮转速减少一半，需加多大的力? 解: (1)先作闸杆和飞轮的受力分析图(如图(b))．图中、是正压力，、是摩擦力，和是杆在点转轴处所受支承力，是轮的重力，是轮在轴处所受支承力． 题2-25图（a） 题2-25图(b) 杆处于静止状态，所以对点的合力矩应为零，设闸瓦厚度不计，则有 对飞轮，按转动定律有，式中负号表示与角速度方向相反． ∵ ∴ 又∵ ∴ ① 以等代入上式，得 由此可算出自施加制动闸开始到飞轮停止转动的时间为 这段时间内飞轮的角位移为 可知在这段时间里，飞轮转了转． (2)，要求飞轮转速在内减少一半，可知 用上面式(1)所示的关系，可求出所需的制动力为 3-13 计算题2-27图所示系统中物体的加速度．设滑轮为质量均匀分布的圆柱体，其质量为，半径为，在绳与轮缘的摩擦力作用下旋转，忽略桌面与物体间的摩擦，设＝50kg，＝200 kg,M＝15 kg, ＝0.1 m 解: 分别以,滑轮为研究对象，受力图如图(b)所示．对,运用牛顿定律，有 ① ② 对滑轮运用转动定律，有 ③ 又， ④ 联立以上4个方程，得 题2-27(a)图 题2-27(b)图 题2-28图 3-14 如题2-28图所示，一匀质细杆质量为，长为，可绕过一端的水平轴自由转动，杆于水平位置由静止开始摆下．求： (1)初始时刻的角加速度； (2)杆转过角时的角速度. 解: (1)由转动定律，有 ∴ (2)由机械能守恒定律，有 ∴ 题2-29图 3-15 如题2-29图所示，质量为，长为的均匀直棒，可绕垂直于棒一端的水平轴无摩擦地转动，它原来静止在平衡位置上．现有一质量为的弹性小球飞来，正好